فیبرهای مدارچاپی (PCB)

Printed circuit board

فیبرهای مدارچاپی موادی هستند که در تولید مدارهای الکترونیکی استفاده می‌شوند. آنها به عنوان پایه‌ای برای قرار دادن اجزای الکترونیکی مانند ترانزیستورها، مقاومت‌ها، خازن‌ها و سایر اجزای مدار عمل می‌کنند. فیبرهای مدارچاپی عمدتاً از مواد لاستیکی یا پلاستیکی تشکیل شده‌اند و به صورت لایه‌هایی که به هم چسبیده‌اند ساخته می‌شوند. در ادامه، به بررسی انواع فیبرهای مدارچاپی، ضخامت‌ها، موارد استفاده، محل استفاده و کاربردهای آنها می‌پردازیم.

انواع فیبرهای مدارچاپی:

1. فیبرگلاس (Fiberglass): فیبرگلاس یکی از متداول‌ترین و پرکاربردترین نوع فیبرهای مدارچاپی است. این فیبر معمولاً از شیشه‌ای رشته‌ای تشکیل شده است که با رزین اپوکسی چسبیده می‌شود. فیبرگلاس مقاومت مکانیکی بالا، پایداری حرارتی خوب و قیمت مناسبی دارد.
2. فیبرچوب (FR-4): فیبرچوب یک نوع فیبرگلاس معمولی است که با رزین اپوکسی اشباع شده است. این نوع فیبر مدرج در استانداردهای IPC-4101 و معمولاً برای تولید PCBهای معمولی و صنعتی استفاده می‌شود.
3. فیبرکربن (Carbon Fiber): فیبرکربن از مواد ساخته شده از کربن تشکیل شده است و دارای خصوصیات مکانیکی بسیار بالا است. PCBهایی با فیبرکربن به دلیل سختی و سبکی بیشترشان معمولاً در برنامه‌هایی که نیاز به عملکرد بالا و وزن کم دارند، مورد استفاده قرار می‌گیرند.

ضخامت فیبرهای مدارچاپی:

ضخامت فیبرهای مدارچاپی ممکن است برای موارد مختلف متفاوت باشد. معمولاً ضخامت‌های استاندارد برای فیبرگلاس و فیبرچوب عبارتند از:

• 0.8 میلیمتر (32 میل)
• 1.0 میلیمتر (40 میل)
• 1.6 میلیمتر (63 میل)
• 2.0 میلیمتر (79 میل)

به طور کلی، ضخامت بیشتر فیبرها میزان مقاومت مکانیکی و پایداری حرارتی آنها را تأثیر می‌گذارد.

موارد استفاده از فیبرهای مدارچاپی:

فیبرهای مدارچاپی در صنعت الکترونیک و تولید مدارهای الکترونیکی در انواع محصولات استفاده می‌شوند. برخی از موارد استفاده آنها عبارتند از:

1. صنعت خودرو: فیبرهای مدارچاپی در سیستم‌های الکترونیکی خودروها استفاده می‌شوند، از جمله سیستم‌های راهنمایی و رانندگی، سیستم‌های کنترل موتور و سیستم‌های امنیتی.
2. صنعت مخابرات: در تجهیزات مخابراتی مانند مودم‌ها، روترها و تجهیزات ارتباطی بی‌سیم از فیبرهای مدارچاپی استفاده می‌شود.
3. صنعت پزشکی: در تجهیزات پزشکی مانند دستگاه‌های تصویربرداری پزشکی، دستگاه‌های مانیتورینگ بیمار و تجهیزات پزشکی دیگر، استفاده از فیبرهای مدارچاپی رایج است.
4. صنعت صوتی و تصویری: در تجهیزات صوتی و تصویری مانند تلویزیون‌ها، دستگاه‌های صوتی، دستگاه‌های پخش ویدئو و سایر تجهیزات مرتبط، از PCBهای با فیبرهای مدارچاپی استفاده می‌شود.

محل استفاده فیبرهای مدارچاپی:

فیبرهای مدارچاپی به طور گسترده در صنعت الکترونیک استفاده می‌شوند. محل‌هایی که می‌توان آنها را در آنها یافت عبارتند از:

1. برد مدارچاپی: فیبرهای مدارچاپی به عنوان پایه‌ای برای قرار دادن اجزای الکترونیکی در بردهای مدارچاپی استفاده می‌شوند.
2. تجهیزات الکترونیکی: این فیبرها در دستگاه‌های الکترونیکی مختلفی مانند موبایل‌ها، لپ‌تاپ‌ها، تلویزیون‌ها، دستگاه‌های صوتی و تصویری و سایر تجهیزات الکترونیکی استفاده می‌شوند.

نوع مدارچاپی (PCB) و مونتاژ قطعات بر روی آنها به طور مستقیم به یکدیگر وابسته هستند. وقتی یک PCB طراحی می‌شود، نوع و ساختار آن تأثیر مستقیمی بر روند و فرآیند مونتاژ قطعات دارد، و برعکس.

در حقیقت، نحوه طراحی PCB و ترکیب شیوه‌های اتصال قطعات الکترونیکی روی PCB، میزان پیچیدگی مونتاژ و همچنین قابلیت تعمیر و تغییرات در آینده را تعیین می‌کند.

مهمترین عواملی که نوع مدارچاپی بر روی مونتاژ قطعات تأثیر می‌گذارد عبارتند از:

1. نوع پایه مدارچاپی: مدارچاپی‌ها ممکن است از نوع تک لایه، دو لایه، چند لایه یا مدارچاپی‌های خاصی مانند فلکسیبل یا ریجید باشند. نوع پایه مدارچاپی تعیین می‌کند که آیا قطعات بر روی یک لایه قرار می‌گیرند یا باید بر روی لایه‌های متفاوت مونتاژ شوند.
2. اندازه و ابعاد PCB: اندازه و ابعاد PCB نیز تأثیر زیادی بر مونتاژ قطعات دارند. PCBهای بزرگتر می‌توانند فضای بیشتری برای قرار دادن قطعات فراهم کنند، در حالی که در PCBهای کوچکتر، فضای محدودتری برای مونتاژ قطعات وجود دارد و ممکن است نیاز به راهکارهای خاصی برای جایگذاری قطعات داشته باشد.
3. طرح مدارچاپی: طرح مدارچاپی شامل مسیرهای مداری، اتصالات الکتریکی، و منطقه‌بندی مختلف است. طرح مدارچاپی باید به گونه‌ای باشد که فرآیند مونتاژ قطعات را آسان کند و تداخل بین قطعات را به حداقل برساند.
4. نوع اتصال قطعات: نوع اتصال قطعات بر روی PCB نیز تأثیرگذار است. اتصالات ممکن است به صورت سطحی (Surface Mount Technology – SMT) یا از طریق سوراخ (Through-Hole Technology – THT) باشند. هر کدام از این روش‌ها ویژگی‌ها و محدودیت‌های خود را دارند و باید با توجه به نوع مدارچاپی انتخاب شوند.

بنابراین، نوع مدارچاپی می‌تواند تأثیر زیادی بر روی فرآیند و مونتاژ قطعات بر روی PCB داشته باشد. برای داشتن یک فرآیند مونتاژ موثر و بهینه، لازم است که با توجه به نوع مدارچاپی، طرح مدارچاپی، اندازه و ابعاد PCB، و نیازهای خاص خود، روش مناسبی برای مونتاژ قطعات را انتخاب کنید.

تعداد لایه‌های مدارچاپی (PCB) بستگی به نوع و نیازهای طراحی مدار دارد. در زیر، تعداد لایه‌های معمول برای هر نوع مدارچاپی ذکر شده است:

1. مدارچاپی تک لایه (Single Layer PCB):

• • این نوع PCB فقط یک لایه مس را دارد که بر روی پایه PCB قرار دارد.
  • قطعات الکترونیکی فقط در یک طرف PCB قرار می‌گیرند.
  • مدارات ساده و با تعداد کمی قطعات استفاده می‌شوند.
  • استفاده از این نوع PCB در پروژه‌های ساده و محدود اندازه رایج است.

2. مدارچاپی دو لایه (Double Layer PCB):

• • این نوع PCB دو لایه مس را دارد که به صورت تکه‌تکه با فاصله‌گذاری متناوب بر روی پایه PCB قرار دارند.
  • قطعات الکترونیکی می‌توانند در هر دو طرف PCB قرار بگیرند.
  • مدارات پیچیده‌تری از مدارچاپی تک لایه را در بر می‌گیرد.
  • استفاده از این نوع PCB در بسیاری از پروژه‌های الکترونیکی رایج است.

3. مدارچاپی چند لایه (Multilayer PCB):

• • این نوع PCB بیش از دو لایه مس را دارد که به صورت تکه‌تکه با فاصله‌گذاری متناوب بر روی پایه PCB قرار دارند.
  • لایه‌های مس درونی و بیرونی به وسیله لایه‌های غیر مس یا لایه‌های عایقی از هم جدا می‌شوند.
  • قطعات الکترونیکی می‌توانند در هر دو طرف و همچنین درون لایه‌های مسی قرار بگیرند.
  • این نوع PCB برای مدارات بسیار پیچیده و با تعداد زیادی قطعه استفاده می‌شود.
  • استفاده از این نوع PCB در پروژه‌هایی که نیاز به اتصالات پیچیده، پچ‌پنل‌ها، قدرت بالا یا امواج رادیویی دارند، رایج است.

هرچند که تعداد لایه‌ها در مدارچاپی می‌تواند بیشتر یا کمتر از موارد فوق باشد، اما این سه نوع مدارچاپی (تک لایه، دو لایه و چند لایه) معمول‌ترین انواع هستند که در صنعت الکترونیک استفاده می‌شوند.